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电子时钟专业课程设计.doc

上传人:精**** 文档编号:2682729 上传时间:2024-06-04 格式:DOC 页数:17 大小:96.54KB 下载积分:8 金币
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单片机课程设计 题 目: 电子时钟 班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 设计时间: 评语: 成绩 摘 要 针对数字时钟问题,利用8051单片机,proteus软件,vw(伟福)等软件,利用单片机中定时计数器T0,中止系统和按键控制实现了电子时钟设计。设计电子时钟经过数码管显示,并能经过按键设计实现小时和分钟调整。时间开启和暂停等等。 关键字:数字时钟;单片机;定时计数器 1 引言 时钟,自她发明那天起,就成为人类好友,但伴随时间推移,科学技术不停发展,大家对时间计量进度要求越来越高,应用越来越广。怎样让时钟愈加好地为人类服务,怎样让我们老好友焕发青春呢?这就要求大家不停设计出新型时钟。 现金,高精度计时工具大多数全部使用了石英晶体振荡器,因为电子钟,石英表,石英钟全部使用了石英技术,所以走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要常常调校,数字式电子钟用集成电路计时时,译码替换机械式传动,用LED显示器替换指针显示器,减小了计时误差,这种表含有时、分、秒显示功效,还能够进行时、分校对,片选灵活性好。 时钟电路在计算机系统中起着很关键作用,是确保系统正常工作基础。在一个单片机应用系统中,时钟有两方面含义:一是指为保障系统正常工作基准震荡定时信号,关键由晶振和外围电路组成,晶振频率大小决定了单片机系统工作快慢;二是指系统标准定时时钟,及定时时间,它通常有两种方法实现:一是软件实现,即用单片机内部可编程定时/计数器来实现,但误差很大,关键用在对时间精度要起不高场所;二是用专门时钟芯片实现,在对时间精度要求很高情况下,通常采取这种方法。本文关键介绍用单片机内部定时计数器来实现电子时钟方法,以单片机为关键,辅以必需电路,组成了一个单片机电子时钟。 单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机和扩展存放器、I\O接口、外围扩展功效芯片和接口电路。软件系统包含监控程序和多种应用程序。 在单片机应用系统中,单片机是整个系统关键,对整个系统信息输入、处理、信息输出进行控制。和单片机配套有对应复位电路、时钟电路和扩展存放器和I\O接口,使单片机应用系统能够运行。 在一个单片机应用系统中,往往全部会输入信息和显示信息,这就包含键盘和显示器。在单片机应用系统中,通常全部依据系统要求配置对应键盘和显示器。配置键盘和显示器通常全部没有统一要求,有系统功效复杂,需输入信息和显示信息量大,配置键盘和显示器功效相对强大,而有些系统输入/输出信息少,这时可能用多个按键和多个LED指示灯就能够进行处理了。在单片机应用系统在中配置键盘能够是独立键盘,也可能是矩阵键盘。显示器能够是LED指示灯,也能够是LED数码管,也能够是LCD显示器,还能够使用CRT显示器。单片机应用系统中键盘通常见比较多是矩阵键盘,显示器用比较多是LED数码管还有LCD显示器。 2 设计方案及原理 2.1 中止系统介绍 MCS-51单片机提供5个硬件中止源,2个外部中止源,2个定时计数器T0和T1溢出中止TF0和TF1,1个串行口发送TI和接收RI中止。 MCS-51单片机中没有专门开中止和关中止指令,对各个中止源许可和屏蔽是由内部中止许可寄存器IE各位来控制。中止许可寄存器IE字节地址为A8H,能够进行位寻址。系统复位时,中止许可寄存器IE内容为00H,假如要开放某个中止源,则必需使IE中总控置位和对应中止许可位置“1”。 MCS-51单片机有5个中止源,为了处理方便,每个中止源有两级控制,高优先级和低优先级。经过由内部中止优先级寄存器IP来设置,中止优先级寄存器IP字节地址为B8H,能够进行位寻址。假如某位被置“1”,则对应中止源被设为高优先级;假如某位被清零,则对应中止源被设为低优先级。对于同级中止源,系统有默认优先权次序,从高到低优先权次序为外部中止0、定时计数器T0中止、外部中止1、定时计数器T1中止、串行口中止。经过设置中止优先级寄存器IP能够改变系统默认优先级次序。 2.2 计数器定时器介绍 MCS-51系列中51子系列有两个16位可编程定时\计数器T0和定时\计数器T1。它由加法计数器、方法寄存器TMOD、控制寄存器TCON等组成。方法寄存器用于设定定时计数器T0和T1工作方法,控制寄存器用于对定时计数器开启、停止进行控制。 每个定时计数器既能够对系统时钟计数实现定时,也能够外部信号计数实现计数功效经过编程设定来实现。 定时计数器有四种工作方法,经过编程可设定工作于某种方法。四种工作方法为:13位定时\计数器、16位定时\计数器、8位自动重置定时\计数器、两个8位定时\计数器(只有T0有)。 每一个定时计数器定时计数时间到时产生溢出,使对应溢出位置位,溢出可经过查询或中止方法处理。 2.3 键盘和数码管介绍 键盘是单片机应用系统中最常见输入设备,在单片机应用系统中,操作人员通常全部是经过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据,实现简单人机通信。键盘实际上是一组按键开关集合,平时按键开关总是处于断开状态,当按下键时它才闭合。键盘结构形式通常有两种:独立式键盘和矩阵式键盘。矩阵式键盘工作方法有3种:查询工作方法、定时扫描工作方法和中止工作方法。 LED数码显示管在单片机应用系统中,常常见到LED数码管作为显示输出设备,LED数码管显示器即使显示信息简单,但它含有显示清楚、亮度高、使用电压低、寿命长、和单片机接口方便等特点,基础上能够满足单片机应用系统需要,所以在单片机应用系统中常常见到。LED数码管显示器是由发光二极管按一定结构组合起来显示器件。在单片机应用系统中通常使用是8段式LED数码管显示器,它有共阴极和共阳极两种。所谓译码方法是指由显示字符转换得到对应字段码方法。对于LED数码管显示器,通常译码方法有两种:硬件译码方法和软件译码方法。LED数码管在显示时,通常有两种显示方法:静态显示方法和动态显示方法。在使用时能够把它们组合起来。在实际应用时,假如数码管个数较少,通常见硬件译码静态显示,在数码管个数较多时,则通常见软件译码动态显示。 2.4 设计思想 电子时钟是利用单片机内部定时器\计数器来实现,它处理过程以下:首先设定单片机内部一个定时器\计数器工作于定时方法,对机器周期计数形成基按时间,然后对基按时间计数形成秒,秒计60次形成份,分计60次形成小时,小时计24次则计满一天。然后经过数码管把它们内容在对应位置显示出来即可。 数码管显示能够采取静态显示方法或动态显示方法。静态显示方法需要数据锁存器等硬件,接口复杂,时钟显示通常见6个或8个数码管。因为系统没有其它复杂任务处理,而且显示时钟信息随时全部可能改变,通常采取动态显示方法。动态显示方法线路相对简单,但需动态扫描,扫描频率要大于人眼视觉暂留频率,信息看起来才稳定。 在具体处理时,定时器计数器采取中止方法工作,对时钟形成在中止服务程序中实现。在主程序中只需对定时器计数器初始化、调用显示子程序和控制子程序。时间调整方法,设计了简单按键,能够经过按键实现时、分调整,在主程序中加入了键盘设置子程序。 用定时/计数器T0,工作于定时,采取方法1,对12MHZ系统时钟进行定时计数,形成定时时间为50ms,所以定时初值为15536(3CB0H)。用片内RAM7BH单元对50ms计数,计20次秒计数器78H单元加1,秒计数器加到60则分计数器79H单元加1,分计数器加到60则时计数器7AH单元加1,时计数器加到24则时计数器清0。然后把秒、分、时计数器分成十位和个位放到8个数码管显示缓冲区,经过数码管显示出来。显示格式为小时十位、小时个位---分十位、分个位---秒十位、秒个位。 3 硬件设计 图2.1 硬件原理图1 图2.2 硬件原理图2 4软件设计 4.1 设计模块 程序分为4个部分:主程序,中止服务程序,显示程序,按键处理程序。 4.1.1 主程序 主程序设置显示缓冲区和定时计数器T0初始值,并开始计数,反复调用键盘扫描和显示子程序。步骤图3.1。 开始 显示缓冲单元0 调用扫描件键盘 装载计数初值 定时器0工作方法1 定时开始 调用显示子程序 开中止 图3.1 主程序步骤图 4.1.2 中止服务程序 定时计数器T0用于时间计时。选择方法1,反复定时,定时时间设为50ms,定时时间到则中止,在中止服务程序中用7BH对50ms计数,计20次则对秒单元(78H)加1,秒单元加到60则对分单元(79H)加1,同时秒单元清0;分单元加到60则对时单元(80H)加1,同时分单元清0;时单元加到24则对时单元清0,标志一天时间计满。中止服务程序步骤图图3.2 否 是 否 否 否 是 是 是 开始 现场保护,重置初值,开启下一个50ms定时 计数器加1 秒单元加1,计数器清0 是否满20 是否满60 分单元加1,秒单元清0 是否满60 时单元加1,分单元清0 是否满24 时单元清0 现场恢复 返回 图3.2 中止服务程序步骤图 4.1.3 显示程序 本系统共采取8个显示块,从右向左依次是秒各位、秒十位、横线、分各位、分十位、横线、时各位、时十位,分别连接P2.7、P2.6、P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0,对应显示缓冲区70H、71H、72H、73H、74H、75H、76H、77H。P2口作为位选线,P0口作为段码线,数码块为共阳极连接,采取动态显示方法。 4.1.4 按键处理程序 按键从上到下依次为K0、K1、K2,分别和P1.0、P1.1、P1.2相连接。按下K0键后,时钟停止计时,并进入小时调整状态,按K1或K2键可进行加1或减1操作,再按一次K0键,进入分钟调整状态,一样按K1或K2键可进行加1或减1操作,再按下K0键则恢复计时状态。 4.2 程序清单 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH ;定时器/计数器T0中止程序入口 LJMP INTT0 START: MOV R0,#70H ;主程序 MOV R7,#0CH INIT: MOV @R0,#00H INC R0 DJNZ R7,INIT MOV 72H,#0AH MOV 75H,#0AH MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#03CH SETB EA SETB ET0 SETB TR0 START1: LCALL SCAN LCALL KEYSCAN SJMP START1 DL1MS: MOV R6,#14H ;延时1MS子程序 DL1: MOV R7,#19H DL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6 ,DL1 RET DL20MS: ACALL SCAN ;延时20MS子程序 ACALL SCAN ACALL SCAN RET SCAN: MOV A,78H ; 数码管显示程序 MOV B,#0AH DIV AB MOV 71H,A MOV 70H,B MOV A,79H MOV B,#0AH DIV AB MOV 74H,A MOV 73H,B MOV A,7AH MOV B,#0AH DIV AB MOV 77H,A MOV 76H,B MOV R1,#70H ;循环扫描显示 MOV R5,#80H ;选通最右边第一个数码块 MOV R3,#08H SCAN1: MOV A,R5 MOV P2,A MOV A,@R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DL1MS INC R1 MOV A,R5 RR A MOV R5,A DJNZ R3,SCAN1 MOV P2,#00H MOV P0,#0FFH RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH ;“0~9”,“-”共阳极字段码 INTT0: PUSH ACC ;定时器/计数器T0中止服务程序 PUSH PSW CLR ET0 CLR TR0 MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#03CH SETB TR0 INC 7BH MOV A,7BH CJNE A,#14H,OUTT0 MOV 7BH,#00 INC 78H MOV A,78H CJNE A,#3CH,OUTT0 MOV 78H,#00 INC 79H MOV A,79H CJNE A,#3CH,OUTT0 MOV 79H,#00 INC 7AH MOV A,7AH CJNE A,#18H,OUTT0 MOV 7AH,#00 OUTT0: SETB ET0 POP PSW POP ACC RETI KEYSCAN: CLR EA ;按键处理程序 JNB P1.0,KEYSCAN0 JNB P1.1,KEYSCAN1 JNB P1.2,KEYSCAN2 KEYOUT: SETB EA RET KEYSCAN0: LCALL DL20MS JB P1.0,KEYOUT WAIT0: JNB P1.0,WAIT0 INC 7CH MOV A,7CH CLR ET0 CLR TR0 CJNE A,#03H,KEYOUT MOV 7CH,#00 SETB ET0 SETB TR0 SJMP KEYOUT KEYSCAN1: LCALL DL20MS JB P1.1,KEYOUT WAIT1: JNB P1.1,WAIT1 MOV A,7CH CJNE A,#02H,KSCAN11 INC 79H MOV A,79H CJNE A,#3CH,KEYOUT MOV 79H,#00 SJMP KEYOUT KSCAN11: INC 7AH MOV A,7AH CJNE A,#18H,KEYOUT MOV 7AH,#00 SJMP KEYOUT KEYSCAN2: LCALL DL20MS JB P1.2,KEYOUT WAIT2: JNB P1.2,WAIT2 MOV A,7CH CJNE A,#02H,KSCAN21 DEC 79H MOV A,79H CJNE A,#0FFH,KEYOUT MOV 79H,#3BH SJMP KEYOUT KSCAN21: DEC 7AH MOV A,7AH CJNE A,#0FFH,KEYOUT MOV 7AH,#17H SJMP KEYOUT END 总 结 针对电子时钟问题,利用单片机内部定时计数器T0计时功效以50MS为最小计时单位,进行计时,计20次为一秒,秒单元计60次为一分钟,分单元计60次为一小时,小时单元计24次为一天,每个单元计满则自动清0。单片机外部经过P2口和数码显示管连接,显示秒,分,时,同时还可经过按键调整时间。最终利用proteus软件仿真,并运行成功。在设计软件程序,编写论文过程中还存在部分不足之处,在以后学习中主动改善,深入掌握汇编语言编写技巧,熟练单片机硬件内容,更正缺点。 参 考 文 献 [1] 李华,王思明,张金敏.单片机原理及应用[J].兰州:兰州大学出版社,. [2] 闫玉德,俞虹.MCS-51单片机原理和应用[J].北京:机械工业出版社,. [3] 肖靖.单片机入门和试验设计[J].北京:北京航天航空大学出版社,.
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